【文章內(nèi)容簡介】 和浪壓力 特 殊 組合 施工情況 √ √ √ 有時需考慮施工期臨時荷載 檢修情況 √ √ √ √ √ √ √ 按正常擋水位組合或冬季最低水位條件計算靜水壓力，揚壓力浪壓力，并考慮檢修時期臨時荷載 校核情況 √ √ √ √ √ 按校核洪水位組合計算靜水壓力、揚壓力及浪壓力 地震情況 √ √ √ √ √ √ √ 按正常擋水位組 合計算靜水壓力，揚壓力及浪壓力 注 ，應(yīng)根據(jù)具體情況來決定。 ，應(yīng)考慮排水部分的堵塞情況，作為特殊荷載組合。 在擋土墻的整體穩(wěn)定性驗算中，一般選用以下三種計算情況： （ 1） 建完期，作用于擋土墻的荷載，主有擋土墻自重力和土壓力，擋墻后地下水位高時，墻后收凈水壓力，底部受揚壓力。 （ 2） 正常擋水位運用期，上游為正常擋水位，下游為相應(yīng)的低水位，此時作于擋土墻上的荷載有自重、土壓力、水重、凈水壓力、揚壓力、浪壓力等。 （ 3） 非常擋水期，上游為校核洪水位，下 游為相應(yīng)低水位。作于荷載類別與正常擋水位運用期相同，只是具體荷載大小不同。 第一種情況是必然會出現(xiàn)的；第二種情況是多數(shù)運用情況，在荷載組合中屬基本荷載組合；第三種情況在偶然情況下出現(xiàn)，相應(yīng)的荷載組合屬于特殊荷載組合。 除上種情況外，在設(shè)計地震烈度大于 6 度的地震區(qū)，擋土墻還要考慮地震荷載，地震荷載出現(xiàn)機會少，且歷時短。因此將地震荷載與正常運用荷載一起也作為特殊荷載組合。 第二節(jié) 土壓力 一 .土壓力的類型及產(chǎn)生條件 土壓力是作用在擋土墻上的主要荷載，土壓力的計算是擋土墻設(shè)計的主要內(nèi)容之一，是合理設(shè) 計擋土墻的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。作用于擋土墻上土壓力的大小和分布除與填土指標蘭州交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 和墻高等因素有關(guān)，還與擋土墻的位移方向和大小密切相關(guān)。這一概念對理解各種土壓力的性質(zhì)及在設(shè)計中的運用十分重要。 當擋土墻在巖基上不產(chǎn)生傾斜或位移，而且墻體本身剛度很大，不易變形時，墻后填土不產(chǎn)生剪切破裂，則處于彈性平衡狀態(tài)，這時作用在擋土墻上的土壓力稱為靜止土壓力。 如圖 21所示， 當擋土墻在墻后填土的側(cè)壓力作用下，逐漸向外移動時，墻后填土內(nèi)將相應(yīng)的產(chǎn)生剪切力，當墻向前移動或傾斜一定的數(shù)值（一般為墻高的 %%），墻 后土體中的應(yīng)力處于主動極限平衡狀態(tài)，土體內(nèi)產(chǎn)生剪切面（又稱破裂面），滑動土體（又稱破壞菱體）也隨之向前或向下移動 ，如圖 22所示 。此時作用與墻背的土壓力達各種土壓力的最小值，稱為主動土壓力。一般建筑在土基上的擋土墻，在墻后填土的作用下，地基變形均可使擋土墻產(chǎn)生少量的傾斜或位移，均可滿足產(chǎn)生主動土壓力的條件。正應(yīng)為如此，在工程設(shè)計中，一般作用于擋土墻背后的土壓力多按主動土壓力計算。 △l △l 圖 21 墻后主動土壓力 圖 22 墻前主動土壓力 擋土墻的位移對側(cè)向土壓力的影響及土壓力的分類，如 圖 23 所示。 蘭州交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 E P 被動土壓力E 0 靜止土壓力E a 主動土壓力墻離填土方向位移（土推墻） 墻向填土方向位移（墻推土）主動極限平衡彈性平衡 被動極限平衡△lHE 圖 23 土壓力分類 二 .靜止土壓力的計算 靜止土壓力目前尚無精確的計算方法，通常采用下列公式計算，填土深處 Z處土壓力強度。 rzkp 00 ? （ 21） 式中 0p —— 靜止土壓力強度； z —— 計算點在填土面以下的深度； ? —— 填土的重度； 0k —— 靜止土壓力系數(shù)，應(yīng)通過對填土的試驗測得，在無試驗資料時，可近似計算 39。sin10 ???k ， 39。? 為有效內(nèi) 摩擦 角。 總靜止土壓力按下式計算：020 21 KHE ?? （ 22） 蘭州交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 三 .朗肯土壓力理論及其計算 （一） 朗肯理論的要點及基本假定 （ 1） 填土為砂性土。 （ 2） 假定填土面為一平面，且沿深度和側(cè)向均是無限的。 （ 3） 為到達主動應(yīng)力狀態(tài)，土層必須向兩側(cè)伸張 ，如 圖 24（ a）所示 ；為達到被動應(yīng)力狀態(tài)， 土層必須由兩側(cè)向內(nèi)壓縮 如圖 24（ b）所示 ，當土層伸張或壓縮足夠的數(shù)量時，填土內(nèi)產(chǎn)生兩簇直線的剪裂面，兩簇剪裂面所夾的鍥體內(nèi)填土各點均處于塑性平衡狀態(tài)，稱為朗 肯主動或被動土壓力狀態(tài)。 θa190176。φ166。Β166。ΒA γ HKaVMVNAEa第一破裂面第二破裂面塑性平衡區(qū)θa190176。+φ166。Β166。ΒA γ HKaVMVNAEp第一破裂面第二破裂面塑性平衡區(qū)彈性平衡區(qū)彈性平衡區(qū)彈性平衡區(qū)彈性平衡區(qū)( b )( a ) 圖 24 朗肯主動、被動土壓力狀態(tài) （ a）朗肯主動應(yīng)力狀態(tài) （ b）朗肯被動應(yīng)力狀態(tài) (4)土層伸張到足夠數(shù)量產(chǎn)生的兩簇剪切面相交成 900? 角，并與垂線分別交成： 2s ins ina r c s in21245 01 ????? ???? （ 23） 蘭州交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 2s ins ina r c s in21245 0 ????? ???? （ 24） 當填土表面水平 0?? 時， 245 01 ??? ??? （ 25） 上兩式中 ? 稱為第一破裂角，與之對應(yīng)的破裂面稱為第一破裂面； 1? 稱為第二破裂角，與之對應(yīng)的破裂面稱為第二破裂面。 土層壓縮足夠數(shù)量產(chǎn)生的兩簇面相交成 2900 ?? 角，并與垂直線分別交成： 2s ins ina r c s in2124539。 01 ????? ???? （ 26） 2s ins ina r c s in21245 0 ????? ???? （ 27） 39。? 和 39。1? 稱被動狀態(tài)下的第一和第二破裂角。理解破裂角和破裂面的概念，對判別不同土壓力理論的適用條件及特殊情況土壓力的計算等都很重要。 （ 5） 關(guān)于土壓力的作用方向。在圖 25中土壓力作用在 AV 垂直面上，作用方向與地面平行，當填土面為水平時（ ? =0），土壓力方向水平；當填土面有斜坡時（ ? ? 0 ），土壓力方向與水平方向成 ? 角。 （二） 朗肯土壓力的計算（主動） 下圖中垂直面 AV 上任意深度 Z 上主動土壓力強度 azp 為： aaz zkzp ????????? ??????2222c o sc o sc o sc o sc o sc o sc o s （ 28） 當填土表面水平 ? =0時，上式為： aaz zkz tgzp ?????? ?????? )245(s in1 s in1 02 （ 29） 蘭州交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 166。Β166。ΒEaγ zk a90176。 φθ第一破裂面第二破裂面第二破裂角第一破裂角ANVMAAVγ HKa 圖 25 朗肯主動土壓力計算 AV 面上作用的主動土壓力 aE ，將由主動土壓力強度按直線分布求出： aaz kHHp 22222221c o sc o sc o s c o sc o sc o sc o s21 ???? ????? ??? ??? （ 210） 當填土面水平 ? =0 時， aaz kHtgHp 2022 21)245(21 ??? ??? （ 211） （三） 浸水擋土墻的土壓力計算 水工建筑物中的擋土墻，多數(shù)在有水情況下運用，填土中的地下水對土壓力的影響主要反映在以下兩個方面。 （ 1） 填料浸水后，因受水浮力作用，土的重度降低，主動和被動土壓力減小。 （ 2） 填料浸水后，將對強度指標產(chǎn)生影響，對砂性土影響不大，但將使粘性土的強度指標（ ? 、 c ）有較大降低，進而增大土壓力。 當墻后填單一的砂性土時，由于地下水對 ? 角影響較小，為簡化計算，有時可假定地下水位上、 下 ? 角相等 。地下水位以上土壓力計算采用天然重度 ? ，地下水位以下采用浮重度 39。? 。土壓力呈下圖折線分布?？偼翂毫τ缮舷聝刹糠纸M成。 在地下水位處土壓力強度： 蘭州交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 )245( 021 ?? ?? tgHp a （ 212） 在墻底處土壓力強度為： )245()39。( 0221 ??? ??? tghhp a （ 213） 除作用與墻背土壓力外，還應(yīng)計算？深度內(nèi)的靜水壓力，底部靜水壓力強度： 22 hp w?? （ 214） 式中 w? —— 水的重度。 第三節(jié) 作用在擋土墻上的靜水壓力及基地揚壓力 水工擋土墻多數(shù)情況下在有水情況下運行，墻前常有水，墻后填土有滲流作用，在這種情況下，前墻墻后不但受浸水壓力作用 ，其基地還受揚壓力作用。為確定墻后靜水壓力及基地揚壓力，首先要確定墻后地下水位。 一 .墻后水位的強度確定 水工建筑物在運用中，水流不僅通過地基向下流滲透，而且還將通過兩岸翼墻和岸墻向下游滲透，這種滲透稱為繞流滲透。墻后水位即為繞滲的自由水面。 當墻后土層滲透系數(shù)小于地基土的滲透系數(shù)時，墻后水位可采用對應(yīng)部分的基地揚壓力計算值?；負P壓力值對小型工程可按直線比例法求得。對大型工程可采用繪制流網(wǎng)法或按阻力系數(shù)法求得。 二 .墻面與墻背靜水壓力計算 在水工建筑物中，前墻水位根據(jù)不同設(shè)計情況加以確定，凈水壓力垂直與墻 面，當墻面垂直時，靜水壓力方向水平，當墻面后傾時，垂直與墻面的靜水壓力可分解成水平壓力和垂直向下靜水壓力。 墻前后填土地下水位以下墻面或墻背所受靜水壓力的計算方法與墻體完全浸與水中計算靜水壓力方法相同。 三 .基地揚壓力計算 （一） 水閘等水工建筑物運用期翼墻或岸墻的揚壓力 蘭州交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 在運用期，上游翼墻或岸墻基地揚壓力值，即為該點相應(yīng)基地揚壓力值，揚壓力圖形為矩形。 （二） 建成無水或施工期岸墻或翼墻的揚壓力 建成無水或施工期墻后地下水位，可根據(jù)地質(zhì)報告或調(diào)查報告確定。墻底揚壓力圖形一般不是矩形，或呈梯形或三角形。 第 三章 擋土墻的穩(wěn)定驗算 第一節(jié) 擋土墻穩(wěn)定破壞形式 擋土墻穩(wěn)定檢算的目的是保證擋土墻不產(chǎn)生整體穩(wěn)定性破壞。擋土墻的整體穩(wěn)定破壞主要有滑動破壞，傾覆破壞和不均勻下沉破壞三種 ，如圖 3 3 33 所示 。 圖 31 擋土墻沿基底滑動破壞 圖 32 擋土墻傾覆破壞 圖 33 擋土墻地基下沉破壞 蘭州交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 第二節(jié) 擋土墻的穩(wěn)定驗算 一 .擋土墻的穩(wěn)定檢算內(nèi)容 擋土墻設(shè)計應(yīng)保證不產(chǎn)生前述各種穩(wěn)定破壞，為此需進行整體穩(wěn)定驗算。擋土墻整體驗算主要內(nèi)容如下： （ 1） 抗滑穩(wěn)定驗算，以保證擋土墻不產(chǎn)生滑動破壞。 （ 2） 抗滑穩(wěn)定驗算，以保證擋土墻不產(chǎn)生繞前趾傾覆穩(wěn)定破壞。 （ 3） 地基承載力驗算，此項內(nèi)容一般包括兩項要就： ① 地基應(yīng)力不超過容許承載力，以保證地基不出現(xiàn)較大的沉陷； ② 控制基地應(yīng)力大小比控制是穩(wěn)定驗算的主要內(nèi)容，通?？刹蛔鰞A覆穩(wěn)定驗算。 對于巖石 地基，抗滑和抗傾覆穩(wěn)定驗算及地基最大應(yīng)力和偏心距控制是穩(wěn)定計算的主要內(nèi)容，而對地基應(yīng)力大小比不像土基那樣嚴格控制。 二 .擋土墻抗滑穩(wěn)定驗算